高壓放大器在介電彈性體驅(qū)動器性能測試中的應(yīng)用

　　實驗名稱：介電彈性體驅(qū)動器性能測試

　　研究方向：為了減輕介電彈性體驅(qū)動器中的蝶形遲滯特性與蠕變特性，本文提出了一個新型針對帶有蠕變特性的蝶形遲滯隱逆補(bǔ)償輸出反饋控制算法。隱逆補(bǔ)償算法是一種在線去耦機(jī)制，從帶有遲滯和蠕變的臨時控制信號中獲取近似的實際控制信號。首先，針對介電彈性體驅(qū)動器構(gòu)建了一個帶有蠕變的蝶形遲滯特性模型。最后，通過應(yīng)用初始化技術(shù)在自適應(yīng)定律和虛擬控制信號中設(shè)置初始值，實現(xiàn)了跟蹤誤差L有界。實驗驗證結(jié)果表明了所提出的控制方案有效。

　　實驗?zāi)康模?/strong>對介電彈性體驅(qū)動器的性能進(jìn)行測試，測試驅(qū)動器能否在高壓下達(dá)到理想的效果，為后續(xù)實驗做論證和鋪墊。

　　測試設(shè)備：介電彈性體薄膜、激光測距傳感器、傳感器控制器、高壓放大器、電腦等。

　　實驗過程：基于所制備的介電彈性體驅(qū)動器，使用激光位移傳感器、高壓放大器、多功能輸入輸出采集卡等設(shè)備，完成搭建了下圖所示的介電彈性體測試平臺。 

圖：介電彈性體測試平臺

　　介電彈性體驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)容如下：介電彈性體膜被雙軸4倍預(yù)拉伸并固定在聚甲基丙烯酸甲酷圓形框架上。碳導(dǎo)電油脂印在介電彈性體膜的兩側(cè)，內(nèi)徑40毫米，外徑60毫米。然后將PMMA負(fù)載放置在介電彈性體膜的中心，在該中心沒有刷碳導(dǎo)電油脂。整個實驗裝置包括：環(huán)形介電彈性體驅(qū)動系統(tǒng)，安裝用于測量負(fù)載位移的激光位移傳感器，連接到激光傳感器以接收的傳感器監(jiān)視器(LK-G5001P，Keyence)測量數(shù)據(jù)。高壓放大器將驅(qū)動輸入信號放大1000倍，以及一個多功能輸入和輸出設(shè)備，用于傳輸和記錄輸入和輸出數(shù)據(jù)。

　　實驗結(jié)果：經(jīng)實際測試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)正弦驅(qū)動電壓幅值高于3kV時，介電彈性體驅(qū)動器形變量比較大，如圖2-3至圖2-5分別展現(xiàn)了在3.5kV，4.0kV和4.5kV的正弦電壓驅(qū)動的介電彈性體的形變量比較。通過激光位移傳感器的測量，介電彈性體驅(qū)動器最大電致形變量已經(jīng)超過900%。

　　測試結(jié)果如圖2-3所示。圖2-3(a)為正弦驅(qū)動電壓為3.5kV，1Hz條件下的介電彈性體驅(qū)動器輸出位移實驗結(jié)果，圖2.3(b)為介電彈性體在該輸入信號條件下的輸入輸出響應(yīng)。由此，可以看出，介電彈性體在正弦驅(qū)動電壓驅(qū)動下，體現(xiàn)出了與傳統(tǒng)剛性智能材料驅(qū)動器中的單回路遲滯現(xiàn)象不同的雙回路遲滯現(xiàn)象。圖2-4(a)、圖2-5(a)為正弦驅(qū)動電壓為4.0kV，IHz和4.5kV，1Hz條件下的介電彈性體驅(qū)動器輸出位移實驗結(jié)果，圖2-4(b)和圖2-5(b)為介電彈性體在該輸入信號條件下的輸入輸出響應(yīng)。由此，可以很明顯地看出，介電彈性體驅(qū)動器的蝶形遲滯現(xiàn)象在不同幅值驅(qū)動電壓下呈現(xiàn)出了非線性變化。

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圖：ATA-7050高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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